(57)【要約】【課題】この発明は、過給機付き内燃機関に関し、高圧排気再循環実行手段および低圧排気再循環実行手段の双方使用時における点火時期を適切に設定することを目的とする。【解決手段】コンプレッサ１８ａとタービン１８ｂとを有するターボ過給機１８を備える。ＨＰＬ３８を介して排気ガスの一部を内燃機関１０に再循環させる高圧ＥＧＲ制御およびＬＰＬ４６を介して排気ガスの一部を内燃機関１０に再循環させる低圧ＥＧＲ制御の双方使用時に、総ＥＧＲガス流量に対する、高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量および低圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の比率に応じて、内燃機関１０の運転状態に応じて予め設定された基本点火時期を補正する。【選択図】図１
2010255546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサと、当該内燃機関の排気通路に配置されるタービンとを有するターボ過給機と、
前記タービンよりも上流側の前記排気通路と前記コンプレッサよりも下流側の前記吸気通路とを接続する高圧排気ガス還流通路を介して、排気ガスの一部を前記内燃機関に再循環させる高圧排気再循環実行手段と、
前記タービンよりも下流側の排気通路もしくは前記高圧排気ガス還流通路と前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路とを接続する低圧排気ガス還流通路を介して、排気ガスの一部を前記内燃機関に再循環させる低圧排気再循環実行手段と、
前記高圧排気再循環実行手段および前記低圧排気再循環実行手段の双方使用時に、総再循環排気ガス流量に対する、前記高圧排気再循環実行手段による再循環排気ガス流量および前記低圧排気再循環実行手段による再循環排気ガス流量の比率に応じて、前記内燃機関の運転状態に応じて予め設定された基本点火時期を補正する点火時期補正手段と、
を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関。
【請求項２】
前記点火時期補正手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて予め設定された高圧排気再循環用点火時期補正量に総再循環排気ガス流量に対する高圧排気再循環実行手段による再循環排気ガス流量の割合を乗じて得た値と、前記内燃機関の運転状態に応じて予め設定された低圧排気再循環用点火時期補正量に総再循環排気ガス流量に対する低圧排気再循環実行手段による再循環排気ガス流量の割合を乗じて得た値とを足し合わせることにより、前記基本点火時期の補正量を算出することを特徴とする請求項１記載の過給機付き内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、過給機付き内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、ターボ過給機を備える内燃機関（ディーゼルエンジン）の排気再循環システムが開示されている。この従来のシステムは、タービン上流の排気通路とコンプレッサ下流の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路を介してＥＧＲを行う高圧ＥＧＲ手段と、タービン下流の排気通路とコンプレッサ上流の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路を介してＥＧＲを行う低圧ＥＧＲ手段とを備えている。そして、内燃機関の過渡運転時には、まず初めに高圧ＥＧＲ側のＥＧＲ弁開度をフィードバック制御し、このＥＧＲ弁開度が全閉となった後に、低圧ＥＧＲ側のＥＧＲ弁開度をフィードバック制御するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７５１３９号公報
【特許文献２】特開２００８−１０６７０６号公報
【特許文献３】特開２００８−２６１３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、火花点火式の内燃機関においては、高圧ＥＧＲ手段を用いる場合と低圧ＥＧＲ手段を用いる場合とでは、ＥＧＲガスの温度が異なるので、最適な点火時期が異なるものとなる。しかしながら、上記従来の技術には、高圧ＥＧＲ手段および低圧ＥＧＲ手段の双方使用時に、点火時期をどのように設定すればよいかについて何ら言及がなされていない。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、高圧排気再循環実行手段および低圧排気再循環実行手段の双方使用時における点火時期を適切に設定することのできる過給機付き内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、過給機付き内燃機関であって、
内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサと、当該内燃機関の排気通路に配置されるタービンとを有するターボ過給機と、
前記タービンよりも上流側の前記排気通路と前記コンプレッサよりも下流側の前記吸気通路とを接続する高圧排気ガス還流通路を介して、排気ガスの一部を前記内燃機関に再循環させる高圧排気再循環実行手段と、
前記タービンよりも下流側の排気通路もしくは前記高圧排気ガス還流通路と前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路とを接続する低圧排気ガス還流通路を介して、排気ガスの一部を前記内燃機関に再循環させる低圧排気再循環実行手段と、
前記高圧排気再循環実行手段および前記低圧排気再循環実行手段の双方使用時に、総再循環排気ガス流量に対する、前記高圧排気再循環実行手段による再循環排気ガス流量および前記低圧排気再循環実行手段による再循環排気ガス流量の比率に応じて、前記内燃機関の運転状態に応じて予め設定された基本点火時期を補正する点火時期補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記点火時期補正手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて予め設定された高圧排気再循環用点火時期補正量に総再循環排気ガス流量に対する高圧排気再循環実行手段による再循環排気ガス流量の割合を乗じて得た値と、前記内燃機関の運転状態に応じて予め設定された低圧排気再循環用点火時期補正量に総再循環排気ガス流量に対する低圧排気再循環実行手段による再循環排気ガス流量の割合を乗じて得た値とを足し合わせることにより、前記基本点火時期の補正量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によれば、高圧排気再循環実行手段および低圧排気再循環実行手段の双方使用時において、総再循環排気ガス流量に対する、高圧排気再循環実行手段による再循環排気ガス流量および低圧排気再循環実行手段による再循環排気ガス流量の比率に応じて、基本点火時期が補正される。これにより、高圧排気再循環実行手段および低圧排気再循環実行手段の双方使用時であっても、点火時期を最適に設定することが可能となる。
【０００９】
第２の発明によれば、高圧排気再循環用点火時期補正量および低圧排気再循環用点火時期補正量を、総再循環排気ガス流量に対するそれぞれの排気ガス流量の比率に応じて比例配分することで、適切な点火時期補正量を算出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】高圧ＥＧＲ制御の利用時のＥＧＲガス流量の応答性を説明するための図である。
【図３】ＥＧＲガス流量の増加時におけるＥＧＲガスの応答性に関する問題点を示す図である。
【図４】ＥＧＲガス流量の減少時におけるＥＧＲガスの応答性に関する問題点を示す図である。
【図５】総ＥＧＲガス流量に占める高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量（または低圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量）の比率の変化に対する総ＥＧＲガスの温度変化を表した図である。
【図６】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１のＥＧＲ制御による効果を説明するための図である。
【図８】等スロットル開度下におけるＥＧＲガス流量の変化に対する吸入空気量の変化を表した図である。
【図９】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態５において実行されるルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
［システム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、火花点火式の内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、車両に搭載され、その動力源とされるものである。内燃機関１０には、空気を筒内に取り込むための吸気通路１２と、筒内から排気ガスを排出するための排気通路１４とを備えている。
【００１２】
吸気通路１２の入口近傍には、吸気通路１２に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１６が設けられている。エアフローメータ１６の下流には、ターボ過給機１８のコンプレッサ１８ａが配置されている。ターボ過給機１８は、コンプレッサ１８ａと一体的に連結され、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン１８ｂを備えている。また、コンプレッサ１８ａは、タービン１８ｂに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動されるようになっている。
【００１３】
コンプレッサ１８ａの下流側の吸気通路１２には、コンプレッサ１８ａにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ２０が配置されている。更に、インタークーラ２０の下流には、吸気通路１２を流れる空気量を調整するためのスロットルバルブ２２が配置されている。スロットルバルブ２２は、図示省略するスロットルモータにより駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ２２の下流には、サージタンク２４が配置されている。サージタンク２４には、吸気圧力（過給圧）を検出するための吸気圧力センサ２６が取り付けられている。
【００１４】
ターボ過給機１８のタービン１８ｂは、排気通路１４の途中に配置されている。タービン１８ｂよりも上流側の排気通路１４には、その部位で排気圧力（タービン上流圧）を検出するための上流側排気圧力センサ２８が取り付けられており、タービン１８ｂよりも下流側の排気通路１４には、その部位で排気圧力（タービン下流圧）を検出するための下流側排気圧力センサ３０が取り付けられている。更に、下流側排気圧力センサ３０の下流には、排気ガスを浄化するための触媒３２が配置されている。
【００１５】
また、排気通路１４には、タービン１８ｂをバイパスしてタービン１８ｂの入口側と出口側とを接続する排気バイパス通路３４が接続されている。排気バイパス通路３４の途中には、排気バイパス通路３４の開閉を担う電動式のウエストゲートバルブ３６が配置されている。
【００１６】
また、図１に示すシステムは、高圧排気ガス還流通路（ＨＰＬ：High Pressure Loop）３８を備えている。ＨＰＬ３８は、タービン１８ｂよりも上流側の排気通路１４とコンプレッサ１８ａよりも下流側の吸気通路１２とを連通するように構成されている。このＨＰＬ３８の途中には、再循環排気ガス（ＥＧＲガス）の流れの上流側から順に、ＥＧＲ触媒４０、ＥＧＲクーラ４２、および高圧側ＥＧＲ弁４４が配置されている。高圧側ＥＧＲ弁４４は、ＨＰＬ３８の開閉を担うバルブである。
【００１７】
更に、図１に示すシステムは、低圧排気ガス還流通路（ＬＰＬ：Low Pressure Loop）４６を備えている。ＬＰＬ４６は、タービン１８ｂよりも下流側かつ触媒３２よりも下流側の排気通路１４とコンプレッサ１８ａよりも上流側の吸気通路１２とを連通するように構成されている。このＬＰＬ４６の途中には、低圧側ＥＧＲ弁４８が配置されている。低圧側ＥＧＲ弁４８は、ＬＰＬ４６の開閉を担うバルブである。
【００１８】
本実施形態のシステムは、更に、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力には、上述したエアフローメータ１６、吸気圧力センサ２６、排気圧力センサ２８、３０とともに、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ５２およびタービン１８ｂの回転数を検出するためのタービン回転数センサ５４等の内燃機関１０の運転状態を検出するための各種のセンサが接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力には、上述したスロットルバルブ２２およびＥＧＲ弁４４、４８とともに、燃料噴射弁５６および点火プラグ５８等の内燃機関１０の運転状態を制御するための各種のアクチュエータが接続されている。
【００１９】
以上のように構成された本実施形態のシステムによれば、高圧側ＥＧＲ弁４４の開度（バルブリフト量）を調整することで、ＨＰＬ３８を通って吸気通路１２に還流するＥＧＲガス流量を調整することができる。また、低圧側ＥＧＲ弁４８の開度（バルブリフト量）を調整することで、ＬＰＬ４６を通って吸気通路１２に還流するＥＧＲガス流量を調整することができる。尚、以下の本明細書中においては、ＨＰＬ３８を利用したＥＧＲ制御を「高圧ＥＧＲ制御」または単に「ＨＰＬ」と称し、ＬＰＬ４６を利用したＥＧＲ制御を「低圧ＥＧＲ制御」または単に「ＬＰＬ」と称する。
【００２０】
高圧ＥＧＲ制御と低圧ＥＧＲ制御とでは、排気通路１４および吸気通路１２へのＨＰＬ３８およびＬＰＬ４６の接続位置の違いに起因して、以下のような相違点を有している。すなわち、先ず、ＥＧＲガスを導入可能な運転領域という点においては、高圧ＥＧＲ制御の場合には、タービン１８ｂの上流圧とコンプレッサ１８ａの下流圧（サージタンク内圧）との圧力差を利用してＥＧＲガスを導入するため、コンプレッサ１８ａの下流圧がタービン１８ｂの上流圧よりも高くなる過給領域では、逆流が生ずるのでＥＧＲ制御を行うことができない。一方、低圧ＥＧＲ制御の場合には、大気圧よりも高い触媒３２の下流圧と大気圧相当のコンプレッサ１８ａの上流圧との圧力差を利用してＥＧＲガスを導入するため、基本的に全運転領域でＥＧＲ制御を行うことができる。
【００２１】
また、ＥＧＲガスの冷却という点においては、高圧ＥＧＲ制御の場合には、ＥＧＲクーラ４２によりＥＧＲガスが冷却されるのに対し、低圧ＥＧＲ制御の場合には、インタークーラ２０によりＥＧＲガスが冷却されることになる。その結果、高圧ＥＧＲ制御の場合と低圧ＥＧＲ制御の場合とでは、ＥＧＲガスの温度が異なり、それに伴い、筒内温度も変化する。
【００２２】
図２は、高圧ＥＧＲ制御の利用時のＥＧＲガス流量の応答性を説明するための図である。より具体的には、図２は、加速時における高圧側ＥＧＲ弁４４の開度および吸気管圧力についての目標値までの収束率、並びに加速時におけるＥＧＲガス流量の変化を、加速開始時からの内燃機関１０の経過サイクル数との関係でそれぞれ表した図である。
図２より、高圧ＥＧＲ制御の場合には、加速開始から２サイクル程度で高応答にＥＧＲガス流量が収束することが判る。
【００２３】
これに対し、低圧ＥＧＲ制御の場合には、過渡時の圧力変化が遅いので、ＥＧＲガスの挙動変化が遅くなる。また、コンプレッサ１８ａの上流側から吸気通路１２に導入されたＥＧＲガスがインタークーラ２０およびサージタンク２４を通って筒内に吸入されることになる。このため、低圧ＥＧＲ制御を用いた場合には、高圧ＥＧＲ制御を用いた場合と比べて応答速度が遅くなってしまう。
【００２４】
次に、高圧ＥＧＲ制御と低圧ＥＧＲ制御とを併用した状況での過渡運転時（加速時および減速時）の問題点について説明する。
図３は、ＥＧＲガス流量の増加時におけるＥＧＲガスの応答性に関する問題点を示す図であり、図４は、ＥＧＲガス流量の減少時におけるＥＧＲガスの応答性に関する問題点を示す図である。
【００２５】
上述したように、低圧ＥＧＲ制御を用いた場合には、ＥＧＲガスの過渡応答性が良くない。このため、図３に示すように、ＥＧＲガス流量の増加時（例えば、加速時）には、低圧ＥＧＲ制御側のＥＧＲガスの応答遅れが主な要因となって、目標とする外部ＥＧＲ率の変化に対して実際の外部ＥＧＲ率にずれが生ずるので、ＥＧＲガス流量の不足が生ずる。その結果、ノッキングが発生し易くなる。
【００２６】
一方、図４に示すように、ＥＧＲガス流量の減少時（例えば、減速時）においても、目標とする外部ＥＧＲ率の変化に対して実際の外部ＥＧＲ率に同様にずれが生じ、この場合には、ＥＧＲガス流量の過多が生ずる。その結果、失火が発生し易くなる。
【００２７】
そこで、本実施形態では、高圧ＥＧＲ制御および低圧ＥＧＲ制御の双方使用時には、目標ＥＧＲ率に対する実ＥＧＲ率との差を算出し、その差が所定値よりも大きい場合には、応答速度が優れた高圧ＥＧＲ制御を用いてＥＧＲガス流量の調整（増減）を行うようにした。
【００２８】
上記のような手法によれば、高圧ＥＧＲ制御および低圧ＥＧＲ制御の合計のＥＧＲ率（ＥＧＲガス流量）を目標値に近づけることができる。これにより、低圧ＥＧＲ制御の応答速度が良くないことに起因する過渡時のＥＧＲガス流量の過不足に伴う上記問題点を解消することができる。
【００２９】
図５は、総ＥＧＲガス流量に占める高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量（または低圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量）の比率の変化に対する総ＥＧＲガスの温度変化を表した図である。
既述したように、高圧ＥＧＲ制御の場合と低圧ＥＧＲ制御の場合とでは、ＥＧＲガスの温度が異なるものとなる。より具体的には、図５に示すように、総ＥＧＲガス流量に対する高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の比率（ＨＰＬ比率）が高くなると、総ＥＧＲガスの温度が高くなる。一方、総ＥＧＲガス流量に対する低圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の比率（ＬＰＬ比率）が高くなると、総ＥＧＲガスの温度が低くなる。
【００３０】
ＥＧＲガスの温度が変わると、それに伴い、筒内温度も変化する。従って、過渡運転時にＥＧＲガスの応答性の改善のために、上記のように高圧ＥＧＲ制御を用いたＥＧＲガス流量の調整を行うこととすると、筒内温度の変化が生ずることとなる。その結果、このようなＥＧＲガス流量の調整が行われることで、点火時期が最適な点火時期からずれてしまう。また、点火時期がずれてしまうことで、ＥＧＲガスの応答性に起因する上記ＥＧＲ率のずれの場合よりは発生頻度が低いものの、ノッキングや失火が生ずる可能性がある。
【００３１】
そこで、本実施形態では、高圧ＥＧＲ制御および低圧ＥＧＲ制御の双方使用時において、総ＥＧＲガス流量に対するＨＰＬ比率およびＬＰＬ比率に応じて、内燃機関１０の運転状態（空気充填率ＫＬやエンジン回転数）との関係で予め設定されている基本点火時期を補正するようにした。
【００３２】
具体的には、内燃機関１０の運転状態に応じた低圧ＥＧＲ制御用の点火時期補正量（ＬＰＬの点火時期補正量）および高圧ＥＧＲ制御用の点火時期補正量（ＨＰＬの点火時期補正量）を予め設定しておくようにした。そして、以下の（１）式に示すように、総ＥＧＲガス流量に対する低圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量（ＬＰＬによるＥＧＲガス流量）の割合に上記ＬＰＬの点火時期補正量を乗じて得た値と、総ＥＧＲガス流量に対する高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量（ＨＰＬによるＥＧＲガス流量）の割合に上記ＨＰＬの点火時期補正量を乗じて得た値とを足し合わせて得た点火時期補正量によって、基本点火時期を補正するようにした。
点火時期補正量  ＝  （ＬＰＬによるＥＧＲガス流量／総ＥＧＲガス流量）  ×  ＬＰＬの点火時期補正量  ＋  （ＨＰＬによるＥＧＲガス流量／総ＥＧＲガス流量）  ×  ＨＰＬの点火時期補正量      ・・・（１）
【００３３】
図６は、上述した過渡運転時のＥＧＲ制御および点火時期制御を実現するために、本実施の形態１のＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、所定時間毎に周期的に実行されるものとする。
図６に示すルーチンでは、先ず、高圧ＥＧＲ制御および低圧ＥＧＲ制御の双方のＥＧＲ制御を伴う運転領域（Ｗ／ＥＧＲ）であるか否かが判別される（ステップ１００）。ＥＧＲ制御を行う運転領域は、予めＥＣＵ５０に記憶されており、ここでは、現在の運転領域がそのような記憶された運転領域に該当するか否かが判断される。
【００３４】
上記ステップ１００における判定が成立する場合には、次いで、低圧ＥＧＲ制御（ＬＰＬ）によるＥＧＲ率と高圧ＥＧＲ制御（ＨＰＬ）によるＥＧＲ率とがそれぞれ算出されたうえで、それらのＥＧＲ率からＬＰＬとＨＰＬとを合わせた合計の実ＥＧＲ率が算出される（ステップ１０２）。
【００３５】
本ステップ１０２では、先ず、低圧ＥＧＲ制御（ＬＰＬ）によるＥＧＲガス流量が次の（２）式の関係に従って算出される。
ＥＧＲガス流量  ∝  ＥＧＲ系流量係数  ×  √（吸気管圧力−背圧）  ＋  （ＬＰＬによるＥＧＲガス温度の補正）      ・・・（２）
【００３６】
上記（２）式において、ＥＧＲ系流量係数は、ＬＰＬ４６の圧力損失（ＬＰＬ４６の通路長さ、ＥＧＲ弁４８の開度などが影響因子となる）と相関のある値である。このようなＥＧＲ系流量係数と、吸気管圧力と背圧との差とが分かれば、ＥＧＲガス流量を算出することができる。尚、吸気管圧力と背圧は、吸気圧力センサ２６と上流側排気圧力センサ２８とを用いて取得することができる。また、低圧ＥＧＲ制御の場合には、インタークーラ２０によって排気ガスが冷却される。このため、上記（２）式では、インタークーラ２０による冷却後のＥＧＲガス温度の推定結果（予め実験等で取得した結果）に基づく温度補正項が加えられている。尚、そのような温度補正は、例えば、気体の状態方程式を利用して行うことができる。
【００３７】
上記（２）式の関係を用いてＥＧＲガス流量が求まると、ＬＰＬによるＥＧＲ率を、（Ｇｅ／（Ｇａ＋Ｇｅ））として、ＥＧＲガス流量Ｇｅとエアフローメータ１６により計測される吸入空気流量Ｇａとを用いて算出することができる。また、ＨＰＬによるＥＧＲ率についても、同様に算出することができる。そして、それらのＥＧＲ率から、ＬＰＬとＨＰＬとを合わせた合計の実ＥＧＲ率を算出することができる。
【００３８】
次に、現在の目標ＥＧＲ率が算出される（ステップ１０４）。ここでいう目標ＥＧＲ率は、ＬＰＬとＨＰＬとを合わせた合計の目標ＥＧＲ率である。ＥＣＵ５０は、そのような目標ＥＧＲ率を内燃機関１０の運転状態（例えば、空気充填率ＫＬとエンジン回転数）との関係で記憶しており、本ステップ１０４では、そのような記憶値を参照して、現在の目標ＥＧＲ率が算出される。
【００３９】
次に、上記実ＥＧＲ率（Ａ）と上記目標ＥＧＲ率（Ｂ）との大小が比較される（ステップ１０６）。その結果、ＡがＢよりも所定値以上大きいと判定された場合には、ＥＧＲガスの減少時にＥＧＲガスの応答が遅いために、ＥＧＲガス流量が過多になっていると判断することができる。
【００４０】
そこで、この場合には、ＡとＢとの差に基づいて、現在の目標ＥＧＲガス流量に対するＥＧＲガス流量の過多量が算出される（ステップ１０８）。次いで、このＥＧＲガス流量の過多量をなくすために必要な高圧側ＥＧＲ弁４４のリフトマイナス補正量が算出される（ステップ１１０）。このリフトマイナス補正量は、次の関係式（３）を利用して求めることができる。
ＥＧＲガス流量  ∝  ＥＧＲ系流量係数  ×  √（吸気管圧力−背圧）  ＋  （ＨＰＬによるＥＧＲガス温度の補正）      ・・・（３）
すなわち、上記（３）式におけるＥＧＲガス流量に、ＥＧＲガス流量の過多量を代入する。また、上記（３）式において、吸気管圧力、背圧、更には、ＥＧＲ系流量係数に影響するＨＰＬ３８の通路長さ等は既知であり、ＨＰＬによるＥＧＲガス温度の補正は上記（２）式に関する説明で上述した通りである。また、高圧側ＥＧＲ弁４４は、ＥＧＲ系流量係数の影響因子である。従って、上記（３）式の関係より、未知である高圧側ＥＧＲ弁４４のリフトマイナス補正量を算出することができる。
【００４１】
一方、上記ステップ１０６において、逆に、ＢがＡよりも所定値以上大きいと判定された場合には、ＥＧＲガスの増加時にＥＧＲガスの応答が遅いために、ＥＧＲガス流量が不足していると判断することができる。この場合には、上記ステップ１０８、１１０と同様の考え方で、現在の目標ＥＧＲガス流量に対するＥＧＲガス流量の不足量が算出されたうえで（ステップ１１２）、このＥＧＲガス流量の不足量をなくすために必要な高圧側ＥＧＲ弁４４のリフトプラス補正量が算出される（ステップ１１４）。尚、上記ステップ１０６において、上記２つのケースに該当しない場合には、以後、速やかに今回の処理サイクルが終了される。
【００４２】
次に、上記ステップ１１０で算出されたリフトマイナス量もしくは上記ステップ１１４で算出されたリフトプラス量に基づいて、高圧側ＥＧＲ弁４４のリフト量が補正される（ステップ１１６）。次いで、上記（１）式に従って、総ＥＧＲガス流量に対するＨＰＬ比率およびＬＰＬ比率に応じた点火時期補正量が算出される（ステップ１１８）。
【００４３】
次に、上記ステップ１１８において算出された点火時期補正量が、内燃機関１０の運転状態に応じて予め定められた基本点火時期に反映される（ステップ１２０）。
【００４４】
図７は、本発明の実施の形態１のＥＧＲ制御による効果を説明するための図である。尚、図７は、ＥＧＲガス流量の増加時（加速時）を例示したものである。
以上説明した図６に示すルーチンによれば、目標ＥＧＲ率に対する実ＥＧＲ率の乖離を求めることでＥＧＲガス流量の過不足が大きい場合には、応答速度の優れた高圧ＥＧＲ制御を用いて、上記過不足がなくなるようにＥＧＲガス流量の調整が行われる。このような制御によって一時的にＨＰＬによるＥＧＲガス流量を増減することにより、図７に示すように、総ＥＧＲ率を目標値に近づけることができるようになる。
【００４５】
そのうえで、上記ルーチンによれば、高圧ＥＧＲ制御および低圧ＥＧＲ制御の双方使用時において、総ＥＧＲガス流量に対するＨＰＬ比率およびＬＰＬ比率に応じた点火時期補正量によって、基本点火時期が補正される。このような手法とは異なり、ＬＰＬ、ＨＰＬによる各ＥＧＲ制御用の点火時期補正量を個別に算出するようにすると、それぞれの点火時期補正量が重畳的に足し合わさることで、過剰な補正量が算出されてしまう可能性がある。これに対し、上記（１）式に従った点火時期補正量の算出手法によれば、ＬＰＬ、ＨＰＬによる各ＥＧＲ制御用の点火時期補正量をＬＰＬ比率およびＨＰＬ比率に応じて比例配分することで、適切な点火時期補正量を算出できるようになる。これにより、高圧ＥＧＲ制御および低圧ＥＧＲ制御の双方使用時において、双方のＥＧＲ制御を考慮しつつ、最適な点火時期に制御することが可能となる。
【００４６】
ところで、上述した実施の形態１においては、タービン１８ｂよりも下流側かつ触媒３２よりも下流側の排気通路１４とコンプレッサ１８ａよりも上流側の吸気通路１２とを連通するように構成された低圧排気ガス還流通路（ＬＰＬ）４６を備えるようにしている。しかしながら、本発明における低圧排気ガス還流通路は、これに限定されるものではなく、高圧排気ガス還流通路３８とコンプレッサ１８ａよりも上流側の吸気通路１２とを連通するように構成されたものであってもよい。
【００４７】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、高圧側ＥＧＲ弁４４のリフト量を調整してＨＰＬ３８からのＥＧＲガス流量を制御することにより前記第１の発明における「高圧排気再循環実行手段」が、低圧側ＥＧＲ弁４８のリフト量を調整してＬＰＬ４６からのＥＧＲガス流量を制御することにより前記第１の発明における「低圧排気再循環実行手段」が、上記ステップ１１８および１２０の処理を実行することにより前記第１の発明における「点火時期補正手段」が、それぞれ実現されている。
【００４８】
実施の形態２．
次に、図８および図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に図６に示すルーチンに代えて後述する図９に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００４９】
図８は、等スロットル開度下におけるＥＧＲガス流量の変化に対する吸入空気量の変化を表した図である。
図８に示すように、等スロットル開度下においてＥＧＲ率が高くなると、それに伴い、実際に筒内に吸入されることになる吸入空気量が減少する。上述した実施の形態１のＥＧＲ制御によれば、過渡運転時における低圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガスの応答遅れを解消すべく高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の調整が行われる。その結果、吸入空気量にずれが生じ、空燃比にずれ（荒れ）が発生する可能性がある。
【００５０】
そこで、本実施形態では、高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の調整によってＥＧＲガス流量（ＥＧＲ率）の変化が所定値以上である場合には、所定の空燃比に制御するための燃料噴射量の算出の基礎とする吸入空気量（新気量）をＬＰＬのＥＧＲ率およびＨＰＬのＥＧＲ率を考慮した値に補正するようにした。そして、当該補正後の吸入空気量に基づいて、所定の空燃比を得るための燃料噴射量を算出するようにした。
【００５１】
図９は、上記の機能を実現するために、本実施の形態２においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図９において、実施の形態１における図６に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００５２】
図９に示すルーチンでは、ステップ１００にて高圧ＥＧＲ制御および低圧ＥＧＲ制御の双方のＥＧＲ制御を伴う運転領域（Ｗ／ＥＧＲ）であると判定された場合において、ステップ１０６〜１１６の処理によりＥＧＲガス流量の過多もしくは不足を解消すべく高圧側ＥＧＲ弁４４のリフト量が補正された後には、次いで、当該リフト量の補正によるＥＧＲ率の変化が所定値以上であるか否かが判別される（ステップ２００）。
【００５３】
その結果、上記ＥＧＲ率の変化が所定値以上であると判定された場合、つまり、吸入空気量に大きなずれが生ずることで空燃比に大きな荒れが生ずる可能性があると判断できる場合には、吸入空気量の補正が実行される（ステップ２０２）。具体的には、本ステップ２０２では、エアフローメータ１６により検出された吸入空気量に対して、（１−ＬＰＬのＥＧＲ率）および（１−ＨＰＬのＥＧＲ率）がそれぞれ掛け合わされることによって、補正後の吸入空気量が算出される。
【００５４】
次に、上記ステップ２０２における補正後の吸入空気量を基礎として、所定の空燃比に制御するための燃料噴射量の補正が実行される（ステップ２０４）。
【００５５】
以上説明した図９に示すルーチンによれば、高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の調整によってＥＧＲガス流量（ＥＧＲ率）の変化が所定値以上である場合には、所定の空燃比に制御するための燃料噴射量の算出の基礎とする吸入空気量（新気量）がＬＰＬのＥＧＲ率およびＨＰＬのＥＧＲ率を考慮した値に補正されたうえで、それを基礎として燃料噴射量が算出される。これにより、高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の調整によって吸入空気量に大きなずれが生ずると判断できる場合において、空燃比に荒れが生ずるのを防止することが可能となる。
【００５６】
実施の形態３．
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に図６に示すルーチンに代えて後述する図１０に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００５７】
上述した実施の形態１のＥＧＲ制御によれば、過渡運転時における低圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガスの応答遅れを解消すべく高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の調整が行われる。高圧ＥＧＲ制御は、タービン１８ｂの上流から排気ガスを抜き取る手法である。このため、加速時のように高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量を増加させる場合には、タービン１８ｂに供給される排気エネルギ量の低下を伴うこととなる。その結果、コンプレッサ１８ａの過給能力が低下する。従って、加速時における高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の増加量が多いと、過給能力の低下により、加速感が低下してしまう可能性がある。
【００５８】
そこで、本実施形態では、高圧ＥＧＲ制御および低圧ＥＧＲ制御の双方使用時において、上述した実施の形態１のＥＧＲ制御を行う場合には、タービン回転数（もしくはタービン上流圧）を常にチェックし、コンプレッサ１８ａの過給能力の低下が懸念される場合に、ウエストゲートバルブ３６の開度を閉じ側の開度に制御するようにした。
【００５９】
図１０は、上記の機能を実現するために、本実施の形態３においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１０において、実施の形態１における図６に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００６０】
図１０に示すルーチンでは、ステップ１００にて高圧ＥＧＲ制御および低圧ＥＧＲ制御の双方のＥＧＲ制御を伴う運転領域（Ｗ／ＥＧＲ）であると判定された場合において、ステップ１０６〜１１６の処理によりＥＧＲガス流量の過多もしくは不足を解消すべく高圧側ＥＧＲ弁４４のリフト量が補正された後には、次いで、タービン回転数（もしくはタービン上流圧）が所定値よりも低下したか否かが判別される（ステップ３００）。
【００６１】
その結果、タービン回転数が所定値よりも低下したと判定された場合、すなわち、高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の増加によって十分な過給能力を確保できずに加速感の低下が懸念される状況になったと判断できる場合には、ウエストゲートバルブ３６の開度が所定量だけ閉じ側の開度に制御される（ステップ３０２）。具体的には、ウエストゲートバルブ３６は、通常、所定の開度に開かれた状態で制御されている。本ステップ３０２では、そのような所定の開度に対して閉じ側の開度に制御される。
【００６２】
以上説明した図１０に示すルーチンによれば、高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の増加によって十分な過給能力を確保できずに加速感の低下が懸念される状況になったと判断できる場合には、ウエストゲートバルブ３６の開度が閉じ側の開度に制御される。これにより、排気バイパス通路３４を通ってタービン１８ｂをバイパスする排気ガス量を減らすことで、タービン１８ｂに供給される排気エネルギ量を確保することができる。このため、上記の場合に、過給能力を落とさずに上述した実施の形態１のＥＧＲ制御を行えるようになる。
【００６３】
実施の形態４．
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に図６に示すルーチンに代えて後述する図１１に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００６４】
上述した実施の形態３では、過渡運転時における高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の増加によって、十分な過給能力を確保できずに加速感の低下が懸念される場合には、ウエストゲートバルブ３６の開度を閉じ側の開度に制御するようにしている。これに対し、本実施形態では、上記の場合に、タービン回転数（もしくはタービン上流圧）を常にチェックし、タービン回転数等が上記所定値を下回らないように、高圧側ＥＧＲ弁４４のリフト量を下げるようにした。
【００６５】
図１１は、上記の機能を実現するために、本実施の形態４においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１１において、実施の形態１における図６に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００６６】
図１１に示すルーチンでは、ステップ３００においてタービン回転数（もしくはタービン上流圧）が所定の目標値よりも低下したと判定された場合には、高圧側ＥＧＲ弁４４のリフト量が所定量だけ下げられる（ステップ４００）。
【００６７】
以上説明した図１１に示すルーチンによれば、高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の増加によって十分な過給能力を確保できずに加速感の低下が懸念される状況になったと判断できる場合には、高圧側ＥＧＲ弁４４のリフト量を減少させる制御が行われる。これにより、高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量（ＥＧＲ率）を下げることができ、タービン１８ｂに供給される排気エネルギ量を確保することができる。このため、高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の調整と加速感とを両立させることができる。
【００６８】
実施の形態５．
次に、図１３を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に図６に示すルーチンに代えて後述する図１２に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００６９】
上述した実施の形態３、４では、過渡運転時における高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の増加によって、十分な過給能力を確保できずに加速感の低下が懸念される状況を想定した制御を行うようにしている。これに対し、過渡運転時において高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量を減少させる場合には、上記とは逆にタービン１８ｂに供給される排気エネルギ量が増えるので、過給能力が増加する。従って、減速時における高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の減少量が多いと、過給能力の増加により、減速感が低下してしまう可能性がある。
【００７０】
そこで、本実施形態では、高圧ＥＧＲ制御および低圧ＥＧＲ制御の双方使用時において、上述した実施の形態１のＥＧＲ制御を行う場合には、タービン回転数（もしくはタービン上流圧）を常にチェックし、コンプレッサ１８ａの過給能力が増加したと判断した場合に、スロットルバルブ２２の開度を閉じ側の開度に制御するようにした。
【００７１】
図１２は、上記の機能を実現するために、本実施の形態５においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１２において、実施の形態１における図６に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００７２】
図１２に示すルーチンでは、ステップ１００にて高圧ＥＧＲ制御および低圧ＥＧＲ制御の双方のＥＧＲ制御を伴う運転領域（Ｗ／ＥＧＲ）であると判定された場合において、ステップ１０６〜１１６の処理によりＥＧＲガス流量の過多もしくは不足を解消すべく高圧側ＥＧＲ弁４４のリフト量が補正された後には、次いで、タービン回転数（もしくはタービン上流圧）が所定値よりも増加したか否かが判別される（ステップ５００）。
【００７３】
その結果、タービン回転数が所定値よりも増加したと判定された場合、すなわち、高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の減少によって過給能力を増加して減速感の低下が懸念される状況になったと判断できる場合には、スロットルバルブ２２の開度が所定量だけ閉じ側の開度に制御される（ステップ５０２）。
【００７４】
以上説明した図１２に示すルーチンによれば、高圧ＥＧＲ制御によるＥＧＲガス流量の減少によって過給能力が増加して減速感の低下が懸念される状況になったと判断できる場合には、スロットルバルブ２２の開度が閉じ側の開度に制御される。これにより、過給能力を調整することで、減速感の低下を抑制しつつ上述した実施の形態１のＥＧＲ制御を行えるようになる。
【符号の説明】
【００７５】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  排気通路
１６  エアフローメータ
１８  ターボ過給機
１８ａ  コンプレッサ
１８ｂ  タービン
２０  インタークーラ
２２  スロットルバルブ
２４  サージタンク
２６  吸気圧力センサ
２８  上流側排気圧力センサ
３０  下流側排気圧力センサ
３２  触媒
３４  排気バイパス通路
３６  ウエストゲートバルブ
３８  高圧排気ガス還流通路（ＨＰＬ）
４０  ＥＧＲ触媒
４２  ＥＧＲクーラ
４４  高圧側ＥＧＲ弁
４６  低圧排気ガス還流通路（ＬＰＬ）
４８  低圧側ＥＧＲ弁
５０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
５４  タービン回転数センサ
５６  燃料噴射弁
５８  点火プラグ
【図１】
2010255546.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010255546.tif 000005
【図４】
2010255546.tif 000006
【図５】
2010255546.tif 000007
【図６】
2010255546.tif 000008
【図７】
2010255546.tif 000009
【図８】
2010255546.tif 000010
【図９】
2010255546.tif 000011
【図１０】
2010255546.tif 000012
【図１１】
2010255546.tif 000013
【図１２】
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